某型渦槳發(fā)動機(jī)起動轉(zhuǎn)速懸掛故障分析

田樂　張韓濤

摘 要：某型無人機(jī)進(jìn)行地面試車時，發(fā)動機(jī)左側(cè)噴管出現(xiàn)明火，發(fā)動機(jī)報轉(zhuǎn)速懸掛故障，發(fā)動機(jī)控制器自動收起動-停車桿拉停車。該型無人機(jī)配備某型渦槳發(fā)動機(jī)，本文針對這次起動故障進(jìn)行了深入分析，提出了故障診斷方法，為外場發(fā)動機(jī)維護(hù)提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：渦槳發(fā)動機(jī)；轉(zhuǎn)速懸掛；起動電磁活門

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.027

1 引言

某型渦槳發(fā)動機(jī)因其高可靠性及低油耗列裝于某型長航時無人機(jī)。在外場保障一次地面試車時，該型渦槳發(fā)動機(jī)尾噴管出現(xiàn)明火，發(fā)動機(jī)控制器報轉(zhuǎn)速懸掛故障。通常情況，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速懸掛是由于發(fā)動機(jī)供油不足或者發(fā)動機(jī)供氣不足導(dǎo)致；而尾噴管噴明火則由發(fā)動機(jī)富油引發(fā)。發(fā)動機(jī)供油不足與富油，二個看似矛盾的現(xiàn)象卻同時出現(xiàn)在本次故障的原因分析中，對故障的分析造成一定困擾。本文針對這次故障進(jìn)行深入分析，并對故障進(jìn)行定位，為今后發(fā)動機(jī)外場相似故障的排除提供了診斷思路。

2 故障現(xiàn)象

某型無人機(jī)進(jìn)行地面試車時：第一次起動過程中，機(jī)務(wù)人員發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)左側(cè)噴管有明火，飛行員拉停發(fā)動機(jī)；經(jīng)發(fā)動機(jī)冷運(yùn)轉(zhuǎn)后，進(jìn)行第二次試車，第二次起動過程中，發(fā)動機(jī)左側(cè)噴管仍有明火，且ng轉(zhuǎn)速達(dá)到26%后不再上升，發(fā)動機(jī)控制器報起動失敗及轉(zhuǎn)速懸掛故障并自動收起動-停車桿關(guān)車。

機(jī)務(wù)人員下載飛參數(shù)據(jù)查看后發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)供油管路壓力正常，渦輪間溫度為730℃，未超過發(fā)動機(jī)起動溫度限制；對發(fā)動機(jī)的外部情況進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)異常情況；使用孔探儀對發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道、自由渦輪及放氣活門內(nèi)部進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)離心葉輪罩處有油跡。

3 故障分析

故障分析見圖1。發(fā)動機(jī)供油路分為起動供油與甩油盤供油。起動時，首先由起動放油電磁活門向發(fā)動機(jī)供油；待發(fā)動機(jī)ng轉(zhuǎn)速到30%以上，增壓活門向甩油盤供油，同時起動放油電磁活門停止向發(fā)動機(jī)供油。根據(jù)本次開車數(shù)據(jù)分析，發(fā)動機(jī)起動時，ng轉(zhuǎn)速最大為26%，未達(dá)到30%，此時僅起動放油電磁活門向發(fā)動機(jī)供油，排除甩油盤供油故障可能。

起動放油電磁活門由起動磁活門、起動放油活門組成。其中起動電磁活門有從離心葉輪來的P2引氣管，由離心葉輪罩處油跡初步判斷為起動電磁活門故障。

4 起動電磁活門簡介

起動電磁活門工作示意如圖2，其中再噴油聯(lián)鎖壓力開關(guān)（3）串聯(lián)在起動電磁活門電源系統(tǒng)正線中，該開關(guān)根據(jù)P2壓力斷開其觸點(diǎn)，進(jìn)而切斷電磁供油活門供油電路，使電磁活門關(guān)閉。

在發(fā)動機(jī)起動過程中，再噴油聯(lián)鎖壓力開關(guān)（3）在彈簧力作用下觸電閉合，電磁活門（1）通電并打開，燃油由“E”經(jīng)“A”流向“S”進(jìn)而流入起動噴嘴。此時燃油壓力大于P2引氣壓力，球形活門（2）切斷通向“S”的空氣。當(dāng)P2壓力達(dá)到0.0925MPa時，再噴油聯(lián)鎖壓力開關(guān)（3）觸點(diǎn)在P2壓力下斷開，電氣系統(tǒng)斷開，電磁活門（1）的電磁鐵斷電進(jìn)而關(guān)閉“A”，不再向起動噴嘴供油，與此同時P2空氣壓力壓開球形活門（2），并持續(xù)向起動噴嘴吹風(fēng)，以防止起動噴嘴堵塞。

發(fā)動機(jī)停車過程中，當(dāng)P2壓力下降至0.0675MPa時，再噴油聯(lián)鎖壓力開關(guān)（3）在彈簧力作用下觸點(diǎn)閉合，電氣系統(tǒng)接通，從而為再次起動做好準(zhǔn)備。

5 故障定位及驗(yàn)證

結(jié)合故障現(xiàn)象及發(fā)動機(jī)檢查結(jié)果，綜合分析故障原因?yàn)槠饎与姶呕铋T（圖2）中球形活門（2）卡滯。發(fā)動機(jī)起動過程中，當(dāng)ng轉(zhuǎn)速小于30%，此時引氣壓力小于0.0925MPa，電磁活門（1）打開。燃油自“E”經(jīng)“A”流向“S”時，由于球形活門（2）卡滯，部分燃油經(jīng)P2引氣管路泄露至發(fā)動機(jī)流道，使發(fā)動機(jī)實(shí)際供起動噴嘴油量減少，導(dǎo)致發(fā)動轉(zhuǎn)速懸掛；因泄露至發(fā)動機(jī)流道的燃油沒有霧化，所以無法在燃燒室點(diǎn)燃。當(dāng)起動噴嘴的油被點(diǎn)燃后，泄露至發(fā)動機(jī)流道的燃油被使吹至渦輪后并霧化，此時隨著渦輪后溫度迅速上升，泄露的燃油被點(diǎn)燃，噴管出現(xiàn)明火，但不能對渦輪做功。綜上原因，發(fā)動機(jī)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速懸掛并伴有尾噴管明火。

更換起動電磁活門，進(jìn)行發(fā)動機(jī)試車，發(fā)動機(jī)起動成功，工作正常。

6 小結(jié)

本文關(guān)于某型渦槳發(fā)動機(jī)起動轉(zhuǎn)速懸掛的故障分析為該型發(fā)動機(jī)外場排故提供了依據(jù)；對轉(zhuǎn)速懸掛及噴火這種多問題復(fù)合故障的排除提供可借鑒的思路。

作者簡介：田樂（1991-），男，陜西綏德人，本科，助理工程師，研究方向：飛機(jī)維修保障。